مع تزايد الطلب على التبريد في درجات الحرارة المنخفضة، خاصة في التطبيقات التي تختلف فيها قيود السوق ومتطلبات المستخدم بشكل كبير عن أنظمة التبريد التقليدية، يصبح تطوير حلول تبريد عالية الأداء وفعالة أمرًا بالغ الأهمية. تعمل شركة Infinia Technology Corporation (ITC) بنشاط على تطوير مبرد حراري دوري من مرحلة واحدة عالي الطاقة مصمم لتلبية احتياجات السوق الناشئة هذه.
يعتمد المبرد الحراري على مفهوم تصميم معياري للغاية منذ البداية، مما يسمح بالتكيف مع التطبيقات المختلفة دون تغييرات كبيرة في نظام القيادة الخطي عالي الطاقة الأساسي. يمكن للوحدة استخدام ما يصل إلى 8 كيلو واط من الطاقة الكهربائية المدخلة اعتمادًا على ظروف التشغيل، بأبعاد 1000 مم طولًا، و 530 مم ارتفاعًا (بدون عزل)، و 300 مم عمقًا، وكتلة إجمالية تبلغ 160 كجم (باستثناء مزود الطاقة / وحدة التحكم).
يتميز النظام بمولدي موجات ضغط خطيين متقابلين يعملان على إلغاء جميع اهتزازات محرك القيادة بشكل فعال. يظل الاهتزاز المتبقي الصافي من حركة المكبس ضئيلاً. تصنف ITC المبرد الحراري عند 650 واط صافي قدرة تبريد عند 77 كلفن مع 5800 واط من المدخلات الكهربائية، على الرغم من أنه يعمل عبر نطاق درجة حرارة واسع. يوفر النموذج الحالي المقدم إلى البحرية الأمريكية 300 واط من التبريد عند 50 كلفن.
يتم تحسين مجموعة النهاية الباردة المعيارية - التي تتكون من مجموعة المكبس، وطارد الحرارة، والمجدد، ومبادل حرارة الرأس البارد - لمتطلبات التشغيل المحددة. يختلف نظام ITC عن المبردات الحرارية الأخرى ذات السعة الكبيرة من حيث الحجم المادي والأداء وخصائص التشغيل. تستخدم الشركة نموذج محاكاة دورة SAGE Stirling الخاص بـ Gedeon Associates، والذي يظهر ارتباطًا ممتازًا بنتائج اختبار الأجهزة الفعلية.
تشتمل وحدة مولد موجة الضغط الخاصة بـ ITC على محامل انحناء مثبتة لتوفير إحكام إغلاق فجوة الغاز مع القضاء على التآكل كآلية تدهور. تحقق المجموعة المدمجة الناتجة كفاءة تحويل طاقة تزيد عن 87٪ (طاقة المكبس PV لدورة Stirling / الطاقة الكهربائية لمحرك القيادة) بالنسبة لسعة الإدخال الكهربائية البالغة 8 كيلو واط.
بالنسبة لنطاق درجة الحرارة 60-110 كلفن ذات الأهمية الخاصة، يوضح تكوين دورة Stirling مزايا أداء بنسبة 20-50٪ على بدائل الأنبوب النبضي. تنمو هذه المزايا بشكل كبير في درجات حرارة التشغيل الأعلى (175 كلفن وما فوق). يتم التخفيف من مخاوف الموثوقية بشأن الأجزاء المتحركة الإضافية في أنظمة Stirling من خلال خبرة ITC الواسعة في تصميمات محامل الانحناء التي أثبتت التشغيل المستمر الذي يتجاوز 100000 ساعة.
يمثل نظام رفض الحرارة المهدرة للمبرد الحراري اعتبارًا تصميميًا حاسمًا، خاصة عند الانتقال من المختبر إلى ظروف الحقل. تتطلب تأثيرات الأداء من درجات حرارة المبرد المرتفعة تحسينًا دقيقًا لنظام الإدارة الحرارية الكامل، بما في ذلك مبادل حرارة طارد دورة Stirling، ومبادل حرارة جانب الهواء، ومضخة تدوير المبرد، ومراوح التبريد.
تتيح البنية المعيارية للنظام خيارات تكوين متعددة قيد التطوير حاليًا:
يهدف تطوير المحركات الخطية المستمر إلى مضاعفة سعة القيادة الحالية من 4 كيلو واط إلى 8 كيلو واط لكل وحدة مع الحفاظ على التكلفة لكل كيلو واط أو تقليلها، مما يتيح الأنظمة المستقبلية التي تزيد فيها طاقة الإدخال عن 30 كيلو واط.
مع تزايد الطلب على التبريد في درجات الحرارة المنخفضة، خاصة في التطبيقات التي تختلف فيها قيود السوق ومتطلبات المستخدم بشكل كبير عن أنظمة التبريد التقليدية، يصبح تطوير حلول تبريد عالية الأداء وفعالة أمرًا بالغ الأهمية. تعمل شركة Infinia Technology Corporation (ITC) بنشاط على تطوير مبرد حراري دوري من مرحلة واحدة عالي الطاقة مصمم لتلبية احتياجات السوق الناشئة هذه.
يعتمد المبرد الحراري على مفهوم تصميم معياري للغاية منذ البداية، مما يسمح بالتكيف مع التطبيقات المختلفة دون تغييرات كبيرة في نظام القيادة الخطي عالي الطاقة الأساسي. يمكن للوحدة استخدام ما يصل إلى 8 كيلو واط من الطاقة الكهربائية المدخلة اعتمادًا على ظروف التشغيل، بأبعاد 1000 مم طولًا، و 530 مم ارتفاعًا (بدون عزل)، و 300 مم عمقًا، وكتلة إجمالية تبلغ 160 كجم (باستثناء مزود الطاقة / وحدة التحكم).
يتميز النظام بمولدي موجات ضغط خطيين متقابلين يعملان على إلغاء جميع اهتزازات محرك القيادة بشكل فعال. يظل الاهتزاز المتبقي الصافي من حركة المكبس ضئيلاً. تصنف ITC المبرد الحراري عند 650 واط صافي قدرة تبريد عند 77 كلفن مع 5800 واط من المدخلات الكهربائية، على الرغم من أنه يعمل عبر نطاق درجة حرارة واسع. يوفر النموذج الحالي المقدم إلى البحرية الأمريكية 300 واط من التبريد عند 50 كلفن.
يتم تحسين مجموعة النهاية الباردة المعيارية - التي تتكون من مجموعة المكبس، وطارد الحرارة، والمجدد، ومبادل حرارة الرأس البارد - لمتطلبات التشغيل المحددة. يختلف نظام ITC عن المبردات الحرارية الأخرى ذات السعة الكبيرة من حيث الحجم المادي والأداء وخصائص التشغيل. تستخدم الشركة نموذج محاكاة دورة SAGE Stirling الخاص بـ Gedeon Associates، والذي يظهر ارتباطًا ممتازًا بنتائج اختبار الأجهزة الفعلية.
تشتمل وحدة مولد موجة الضغط الخاصة بـ ITC على محامل انحناء مثبتة لتوفير إحكام إغلاق فجوة الغاز مع القضاء على التآكل كآلية تدهور. تحقق المجموعة المدمجة الناتجة كفاءة تحويل طاقة تزيد عن 87٪ (طاقة المكبس PV لدورة Stirling / الطاقة الكهربائية لمحرك القيادة) بالنسبة لسعة الإدخال الكهربائية البالغة 8 كيلو واط.
بالنسبة لنطاق درجة الحرارة 60-110 كلفن ذات الأهمية الخاصة، يوضح تكوين دورة Stirling مزايا أداء بنسبة 20-50٪ على بدائل الأنبوب النبضي. تنمو هذه المزايا بشكل كبير في درجات حرارة التشغيل الأعلى (175 كلفن وما فوق). يتم التخفيف من مخاوف الموثوقية بشأن الأجزاء المتحركة الإضافية في أنظمة Stirling من خلال خبرة ITC الواسعة في تصميمات محامل الانحناء التي أثبتت التشغيل المستمر الذي يتجاوز 100000 ساعة.
يمثل نظام رفض الحرارة المهدرة للمبرد الحراري اعتبارًا تصميميًا حاسمًا، خاصة عند الانتقال من المختبر إلى ظروف الحقل. تتطلب تأثيرات الأداء من درجات حرارة المبرد المرتفعة تحسينًا دقيقًا لنظام الإدارة الحرارية الكامل، بما في ذلك مبادل حرارة طارد دورة Stirling، ومبادل حرارة جانب الهواء، ومضخة تدوير المبرد، ومراوح التبريد.
تتيح البنية المعيارية للنظام خيارات تكوين متعددة قيد التطوير حاليًا:
يهدف تطوير المحركات الخطية المستمر إلى مضاعفة سعة القيادة الحالية من 4 كيلو واط إلى 8 كيلو واط لكل وحدة مع الحفاظ على التكلفة لكل كيلو واط أو تقليلها، مما يتيح الأنظمة المستقبلية التي تزيد فيها طاقة الإدخال عن 30 كيلو واط.
